简易频谱分析仪课程设计说明书

《简易频谱分析仪课程设计说明书》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、目录一、课程设计目的···········································3二、课程设计内容和要求·····································32.1、设计内容··············································32.2、设计要求··············································3三、设计方案16···············································33.1、设计思路··················

2、····························33.2、工作原理及硬件框图····································43.3、硬件电路原理图········································43.4、PCB版图设计···········································5四、课程设计总结···········································15五、参考文献···············································161

3、6一、课程设计目的1.掌握电子电路的一般设计方法和设计流程；2.学习使用PROTEL软件绘制电路原理图及印刷板图；二、课程设计内容和要求2.1、设计内容本系统利用SPCE061A单片机作为主控制器，采用外差原理设计并实现频谱分析仪：利用DDS芯片生成10KHz步进的本机振荡器，AD835做集成混频器，通过开关电容滤波器取出各个频点（相隔10KHz）的值，再配合放大，检波电路收集采样值，经凌阳单片机SPCE061A处理，最后送示波器显示频谱。测量频率范围覆盖1MHz-30MHz，可根据用户需要设定显示频谱的中心频率和带宽，还可以识别调幅，调频和等幅波信号。2.2、设计要求采用外差原理设

4、计并实现频谱分析仪，具体要求如下：1.频率测量范围为10MHz～30MHz。2．频率分辨力为10kHz，输入信号电压有效值为20mV±5mV,输入阻抗为50欧。3．可设置中心频率和扫描宽度。三、设计方案3.1、设计思路　　扫频法：16这种频谱分析仪采用外差原理，由本机振荡器产生一定步进频率的信号与输入信号相乘，然后由适当的滤波器将差频分量滤出以代表相应频点的幅度。本机振荡信号可以达到很宽的频率，与外部混频器配合，可扩展到很高频率。这种方法的突出优点是扫频范围大，硬件成本低廉，但这种方法对硬件电路要求较高，各模块性能都需要精心设计，且连接在一起整体调试时有一定难度。而且它只适于测量稳态

5、信号的频率幅度，获得测量结果要花费较长的时间。3.2、工作原理及硬件框图   根据题目要求，系统总体设计框图如图1，硬件连接图如图2。图1 系统总体设计框图 图2 系统硬件连接图3.3、硬件电路原理图163.4、PCB版图设计161）硬件设计（1）单片机最小系统　　如图1，本系统选用SPCE061A单片机作为主控制器，进行信号处理和控制人机交互。SPCE061A是一款16位结构的微控制器。在存储器资源方面，SPCE061A内嵌32K字的闪存（Flash），可供存储扫描所得的频率点幅值，而不用外置存储器，节省了存储时间，方便对数据进行处理；在处理速度方面，它的CPU时钟为0.32MHz

6、～49.152MHz，较高的处理速度使其能够非常容易地、快速地处理复杂的数字信号；32位通用可编程输入/输出端口便于与外围器件相连；7通道10位电压模/数转换器(ADC)可供采集样值。（2）DDS集成芯片　　如图1，本系统中选用AD985016DDS集成芯片完成DDS本振。AD9850是高稳定度的直接数字频率合成器件，内部包含有输入寄存器、数据寄存器、数字合成器（DDS）、10位高速D/A转换器和高速比较器。AD9850高速的直接数字合成器（DDS）核心根据设定的32位频率控制字和5位相移控制字，在外接125MHz晶振时，可产生高达40MHz的正弦波信号。根据AD9850说明书的电路

7、制作了DDS集成板。实际测试DDS的芯片所产生的信号波形（10M以下）较好，幅度随着频率的升高而略有下降，为了满足AD835小信号混频的性能，我们后接AD603加以衰减。详细见下面（3）。（3）混频器　　乘法器AD835可以实现250MHz带宽内的混频，这对于我们的设计完全满足要求。而且其输出幅度在不同频率值时相对稳定，外围电路也相对简单，不需要进行复杂的调零调试，只需要对Z的直流输入进行相对调整即可。其基本原理框图如图3所示。其中W=X×Y+Z。图3 A